DST#3 1ère ES

Mardi 26 Mars 2013
SVT 1ère ES
Sciences : DST# 3
1h 30 min
PARTIE 1 SPC / SVT : Commentaire rédigé
Nourrir l’Humanité
{ 40 min } 8 points
Document 1 : Résultats d’analyse de l’eau d’un village
Paramètre
Valeur
Ammonium (en
) Bactéries. aérobies revivifiables à 22°-­‐68h Bactéries. aérobies revivifiables à 36°-­‐44h Bactéries et spores sulfito-­‐réductrices/
100ml
Bactéries coliformes /100ml-­‐MS Carbone organique total Chlore libre Chlore total ColoraPon ConducPvité à 25°C Entérocoques /100ml-­‐MS Escherichia coli /100ml -­‐MF Fer total < 0,04 mg/L
Limite de qualité
≤ 0,1 mg/L
0 n/mL
0 n/mL
0 n/100mL
≤ 0 n/100mL
0 n/100mL
≤ 0 n/100mL
1,5 mg/L C
≤ 2 mg/L C
< 0,10 mg/LCl2
0,10 mg/LCl2
< 5 mg/L Pt
≤ 15 mg/L Pt
421 µS/cm
≥200 et ≤ 1100 µS/cm
0 n/100mL
≤ 0 n/100mL
0 n/100mL
≤ 0 n/100mL
< 20 µg/l
≤ 200 µg/l
65mg/L
≤ 50 mg/L
Nitrites (en ) Odeur (qualitaPf) Température de l'eau Titre alcalimétrique Titre alcalimétrique complet Titre hydroPmétrique <0,02 mg/L
≤ 0,5 mg/L
pH 8,05 unité pH
Nitrates (en ) Référence de qualité
0 qualit.
10,0 °C
≤ 25 °C
< 1,0 °F
6,8 °F
≥6,5 et ≤ 9 unité pH
Ministère chargé de la santé : Résultats des analyses du contrôle sanitaire des eaux destinées à la consommation humaine
Document 2 : Devenir des engrais dans l’environnement dans une exploitation maraîchère
tr
Pulvérisé
Dispersé dans l’atmosphère
Lessivé
Infiltré
‘’Exfiltré’’ de la
Aquifère contenant la
nappe phréatique
Roche
Cultures maraîchères
D’après banque de schémas SVT académie de DIJON
Document 3 : Quantité de nitrates restant dans le sol après la récolte en fonction de la dose d’azote apportée à la culture L'azote est un élément fertilisant fort important mais il est également potentiellement polluant car son utilisation peut conduire à une accumulation de nitrates dans les sols. Une expérimentation a été réalisée au Québec dans une ferme produisant des pommes de terre. Les résultats calculés à partir des données de 2004, 2005 et 2006 sont reportés sur le graphique ci-­‐dessous :
D’après http://fermedanielbolduc.com
Document 4 : Rendement relatif d’un champ de pommes de terre en fonction de la dose d'azote appliquée lors de la plantation
Rendement relatif en%
100
50
60
40
20
0
0
50
100
150
200
Dose d’azote en kg / ha
(D’après http://fermedanielbolduc.com)
QUESTIONS :
Le maire de ce village a émis un avis déconseillant provisoirement la consomma4on de l’eau du robinet. A l’aide des documents et de vos connaissances : 1/ Jus4fiez l’avis émis par le maire. 2/ Montrez comment l’apport d’azote par les agriculteurs peut être source de pollu4on de l’eau. Votre réponse prendra en compte notamment les interac4ons entre le sol et les nitrates en termes d’échanges d’ions. Commentaire argumenté :
Un agriculteur du village u/lise 175 kg/ha d’azote pour ses cultures de pommes de terre. Développez une argumenta/on pour le convaincre de diminuer cet apport d’azote aux cultures. Vous développerez votre argumenta4on en vous appuyant sur les documents et vos connaissances personnelles (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disciplinaires).
PARTIE 2 SPC : Représentation Visuelle
{ 30 min } 6 points
Vous êtes infirmier(e) scolaire et vous recevez les parents de Mélanie, 5 ans, élève en grande secPon de maternelle.
Les parents de Mélanie sont inquiets car elle a tendance à se pencher exagérément sur ses cahiers quand elle dessine. Document 1 : Evolution de la longueur du globe oculaire chez l'Homme A la naissance, un œil humain mesure entre 16,5 et 18 mm. Vers l'âge de 18 mois, sa taille a augmenté d'environ 3,5 mm. On note ensuite une évoluPon régulière de 1 mm par an jusqu'à l'âge de 3 ou 4 ans puis de 0,1 mm par an. La taille définiPve de l'œil n'est aheinte que vers 14 ou 15 ans.
D'après « Ophtalmologie pédiatrique » Par Denise Godoé-­‐Jolly, Jean-­‐Louis Dufier, 1992 Document 2 : Hypermétropie et myopie : le laser s'adapte à chaque œil et sculpte la cornée sur mesure RévoluPon des années 1990, la chirurgie de la cornée au laser (lasik) desPnée aux myopes et aux hypermétropes entre dans une nouvelle ère : celle du laser unique. Jusqu'ici en effet, le top du lasik faisait intervenir deux lasers : l'un dit « femto seconde » qui découpe la superficie de la cornée sur un peu moins d'un quart de son épaisseur grâce à des impulsions extrêmement brèves (d'une femto seconde soit 10-­‐15 seconde) et l'autre dit « excimère » qui sculpte la surface située juste en dessous. On constate que 90% des paPents retrouvent une acuité visuelle suffisante sans correcPon. « Maintenant, les constructeurs étudient la possibilité d'un laser tout-­‐en-­‐un qui pourrait à la fois découper et sculpter dans le même temps opératoire » annonce Damien GaPnel, chef de service et spécialiste de chirurgie réfracPve à la fondaPon Rothschild. D'après Science et Vie Novembre 2009 QUESTIONS :
1/ Le schéma de l'annexe 1 représente le modèle de l'œil réduit de Mélanie. Indiquez à quelle parRe de l'œil réel correspondent les éléments notés a et b. 2/ Complétez le schéma de l'annexe 1 en construisant les rayons lumineux issus de l'objet A1B1 (le dessin de Mélanie à distance normale) et de l'objet A2B2 (le dessin de Mélanie tel qu'elle le posiRonne). Vous préciserez, grâce à ces rayons, où est située l'image A'2B'2 perçue par l'œil de Mélanie lorsqu'elle observe l'objet A2B2. Vous montrerez, grâce à .ces rayons, que Mélanie ne peut pas voir ne\ement l'image A'1B1' si l'objet est A1B1. 3/ A l'aide de vos connaissances, de l'annexe 1 complétée, et des documents 1 et 2, expliquez aux parents inquiets que le comportement de Mélanie quand elle dessine vient probablement d'un défaut de la vision que vous nommerez et informez-­‐les des soluRons qui existent pour le corriger. Pour chaque soluRon, vous préciserez l'origine de l'effet bénéfique. ANNEXE 1 : A RENDRE AVEC LA COPIE
Partie 2 : Thème " Représentation Visuelle " - Question 2
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PARTIE 3 SVT : Représentation Visuelle
{ 20 min }
6 points
La plupart du temps, nous sommes conscients de ce que nous voyons. Mais certaines personnes ignorent qu'elles peuvent voir. Les documents sont relaPfs à ce type de personnes qui ont développé ce que les scienPfiques appellent la « vision aveugle ».
Document 1 : Un cas de « vision aveugle » Un homme aveugle se fraye un chemin dans un couloir encombré de boîtes, de chaises et d'autres accessoires de bureau. L'homme ignore la présence des obstacles. Pourtant, il les évite, se faufilant prudemment entre la poubelle et le mur, contournant le trépied d'un appareil photo, sans se rendre compte qu'il a fait des manœuvres parPculières. Cet homme est l'un de nos paPents; il est aveugle, mais il est doté d'une « vision aveugle ». En d'autres termes, il réagit à ce que ses yeux détectent sans savoir qu'il peut voir. La cécité de ce paPent est d'un type très rare. Elle est la conséquence de deux accidents vasculaires dont il a été vicPme en 2003. [ ... ].
Extrait de Pour la Science n°398, décembre 2010 Document 2 : Résultats d'IRM f cérébrales (coupes sagittales)
Document A : IRMf d'un paPent aveugle suite à un accident vasculaire Document B : IRMf d'un sujet sain Le Pssu cérébral sain apparaît en niveaux de gris plus ou moins clair. Une zone habituellement claire, devenue noire, peut être interprétée comme une zone lésée inacPve. D'après http://acces.inrp.fr/ et ©CNRS Photothèque / DURAND, Emmanuel Référence: 2005n00951
Document de référence : Les voies visuelles
Document 3 : Rééducation chez des patients qui ont perdu une partie de leur champ visuel
En 2007, Linda Henriksson et ses collègues de l'Université de technologie à Helsinki en Finlande ont montré qu'une réorganisaPon corPcale existe après une sPmulaPon intensive dans le champ visuel aveugle. Ils ont notamment prouvé que les aires cérébrales autour de la lésion et celles du cortex visuel primaire de l'hémisphère sain, s'acPvent lors de la sPmulaPon du champ visuel aveugle avec des cibles en forme de damier noir et blanc. Sylvie Chokron, Pour la Science n0398, décembre 2010 Remarque : On appelle champ visuel, la zone totale dans laquelle la percepPon visuelle est possible lorsque la personne regarde devant elle. Certaines pathologies abouPssent à une amputaPon d'une parPe du champ visuel qui est alors qualifiée de « champ visuel aveugle » QUESTIONS :
1) Expliquer l'origine de la cécité du pa4ent qui a subi une IRMf (document 2A), en meRant en rela4on le document de référence avec les documents 1 et 2. 2) U4liser le document 3 et vos connaissances pour expliquer sur quel mécanisme impliquant les neurones repose l'efficacité de la rééduca4on des pa4ents de Linda Henriksson. Corrigé PARTIE 1 SPC / SVT : Commentaire rédigé
Nourrir l’Humanité
Questions : Eléments de réponse
Barème Idée générale : taux d’ions nitrates supérieur à la limite de qualité → non respect du critère de potabilité
0,5 point
0,5 point
Ques/on 1 : + chiffres cités
Ques/on 2 :
Les 2 documents sont correctement exploités Document 2 : présentaPon du trajet des engrais et complétés par des connaissances sans y Lien document 2/ connaissances : InteracPon complexe CAH / ions être reliés : 1 point
nitrates → solubilité des nitrates
Document 3 : Lien apport d’azote / nitrates résiduels dans le sol Exemple chiffré Les 2 documents sont incomplètement exploités mais les connaissances sont correctes et le lien bien établi : 1,5 point
Mise en rela/on des documents :
Les 2 documents sont correctement exploités Excès d’azote apporté par l’agriculteur→ excès de nitrates résiduels et reliés aux connaissances ahendues : 2 dans sol, très solubles→lessivage/infiltraPon → polluPon des points
réservoirs aquifères.
Eléments d’évaluation du commentaire argumenté :
Problématique (clairement énoncée et respectée)
-
Eléments scientifiques : (complets, pertinents, utilisés à bon
escient en accord avec le sujet…)
- Issus des docs
- Issus des connaissances scientifiques acquises
-
Eléments culturels (scientifiques et autres champs)
-
Expression écrite :
Qualité du texte (respect de l’émetteur et du récepteur ; respect de la forme d’expression attendue …)
Qualité de la rédaction (organisation sous la forme d’un argumentaire ou d’une justification ; présence de
connecteurs logiques « donc » et/ou de « parce que » …,
correction orthographique)
Choix de l’agriculteur d’utiliser 175 kg/ha d’azote
Conflit : augmentation du rendement / pollution de
l’eau par les nitrates
Prise en compte du coût
Doc 2 : Lien épandage/nitrates résiduels/ lessivage/
eau + exemple chiffré
Doc 3 : Notion de dose optimale d’azote et/ou de
toxicité + exemple chiffré
Rôle du complexe argilo-humique
Responsabilité d’assurer le rendement et de
préserver l’environnement
Excès de nitrates→ risques pour la santé ou
risques environnementaux
Intérêt économique
Respect de la forme du message : message
s’adressant à l’agriculteur
Présence d’un argumentaire pour convaincre
l’agriculteur de réduire son apport de nitrates
Barème : Argumentaire sa/sfaisant
Argumentaire non sa/sfaisant
Aucun argumentaire
Les éléments Intégrant des éléments Des éléments culturels Des éléments culturels mais des éléments scienPfiques sont scienPfiques solides et des éléments culturels
et des éléments présents associés à mais sans éléments scienPfiques solides et scienPfiques incomplets ou des éléments des éléments culturels
bien choisis
ou mal choisis
scienPfiques corrects
culturels ; ils Ou
permehent de Intégrant des éléments répondre à la scienPfiques incomplets problémaPque. La mais avec des éléments réponse est organisée culturels solides
sous forme d’un argumentaire correctement rédigé
5 points
4 points
3 points
2 points
1 point
pas d’éléments culturels, pas d’éléments scienPfiques 0 point
Exemple de commentaire argumenté :
( En italique souligné : connaissances. / En italique : éléments culturels. Remarque : seuls quelques éléments
culturels présentés dans cet exemple de réponse sont attendus. D’autres exemples sont possibles)/ en gras : le
document source
Monsieur, en tant qu’agriculteur, vous avez choisi d’utiliser 175 kg/ha d’azote pour vos cultures de pommes de terre. L’analyse de l’eau du robinet de votre village indique que celle-­‐ci contient trop de nitrates (65 mg/L alors que la dose maximale autorisée est de 50 mg/L, soit un excès de 15 mg/L soit 15:50 x 100 = 30 % !!) et qu’elle est donc impropre à la consommation. Je comprends bien votre objectif économique d’obtenir un rendement maximum, mais ce choix d’épandre 175 kg/ha d’azote n’est pas idéal, tant pour l’eau de votre village que pour vos cultures. En tant qu’agriculteur, vous visez un rendement optimal à votre production de pommes de terre, mais vous avez aussi le devoir, en tant que citoyen, de préserver votre environnement.
Je vais vous démontrer que si vous diminuiez la quantité d’azote épandue, vous pourriez obtenir un rendement encore meilleur tout en contribuant à l’amélioration de la qualité de l’eau de votre village.
Mes arguments s’appuient sur des recherches scientifiques, qui ont montré que :
-­‐ ce taux anormalement élevé d’azote dans l’eau peut provenir d’un épandage excessif d’engrais : apporter trop d’azote augmente la quantité de nitrates résiduels dans le sol. (Document 3)
(Exemple chiffré : un apport de 125 kg d’azote/ha entraîne la présence de 60 mg de nitrates résiduels /kg de sol alors que l’apport de 175 kg d’azote/ha entraîne 100 mg d’azote résiduel /kg de sol). Comme ces ions nitrates résiduels ne sont pas fixés par le complexe argilo-­‐humique chargé négativement, ils s’infiltrent ou sont lessivés et se retrouvent dans les eaux souterraines ou de surface. Or ce sont ces mêmes eaux souterraines ou de surface (après traitement) qui alimentent l’eau de votre robinet et présentent des risques pour la santé (notamment des nourrissons et des femmes enceintes). De plus, cette pollution par les nitrates peut favoriser la prolifération d’algues vertes, qui aura de lourdes conséquences environnementales (eutrophisation et perte de biodiversité dans les étendues d’eau), et dont le nettoyage engendrera un important coût économique.
-­‐ L’apport d’azote augmente le rendement d’une production végétale, qui sera optimal pour 125 kg d’azote/ha mais au-­‐delà de cette dose, le rendement diminue ! (Document 4) Donc, diminuer votre apport d’azote de 175 kg/ha à 125 kg d’azote/ha soit de 50 kg/ha soit de 50:175 x 100 = 28,6 % , vous permettrait d’augmenter votre rendement. Et bien sûr : acheter moins de nitrates vous ferait faire des économies !
J’espère donc que vous prendrez la décision de diminuer votre apport d’azote de 50 kg/ha, car ainsi :
- vous optimiserez le rendement de votre champ ( gain < + 10%) de pommes de terre tout en faisant des économies d’achats d’engrais - vous contribuerez à l’amélioration de la qualité de l’eau du robinet de votre village en diminuant la pollution azotée. Corrigé PARTIE 3 SVT : Représentation Visuelle
1/ La cécité du paPent qui a bénéficié d’une IRM est à imputer à une altéraPon de son cortex visuel primaire. Dans le lobe occipital du cerveau se trouve en effet le cortex visuel (voir schéma des voies visuelles) et son altéraPon par exemple par un accident vasculaire cérébral ou AVC (zone noircie sur l’IRM due à une lésion par manque d’irrigaPon des neurones donc d’apporvisionnement en 02 et nutriments organiques) abouPt à la cécité alors même que les yeux demeurent fonc4onnels et transmeRent des informa4ons via le nerf op4que et le relais cérébral . C’est donc chez ce paPent une cécité d’origine cor4cale, cérébrale et non oculaire. Dans le cas du paPent du document 1 doté d’une vision aveugle, on peut de même penser à une altéraPon d’aires cérébrales secondaires impliquées dans la représentaPon visuelle alors que les yeux et le cortex visuel primaire qui reçoit en premier les informaPons, les influx nerveux en provenance des yeux sont intacts et foncPonnels. La vision ici se fait puisqu’il a évitement d’obstacles mais le sujet n’a pas conscience de voir et il n’analyse pas ce qu’il voit. On sait que, outre le cortex visuel primaire, se trouve des aires du « quoi » et du « où » et d’autres aires en rapport avec la mémoire. Ici, c’est encore une autre zone du cerveau qui semble être affectée puisque l’individu n’a pas conscience de voir. Nous ne pouvons préciser quelle zone est affectée mais il s’agit des zones touchées par les deux accidents vasculaires dont il a été vicPme en 2003.
2) L’efficacité de la rééducaPon des paPents de Linda Henriksson se base sur la plas4cité de notre cerveau. Une zone lésée par un AVC peut voir sa fonc4on prise en charge par une autre zone voisine. Les sPmulaPons intensives vont accélérer la réadapta4on qui se fait en quelques semaines. Alors que l’on pensait autrefois l’encéphale et sa cartographie foncPonnelle figés définiPvement, une réorganisa4on de zones avec nouveaux contacts synap4ques est possible ...